Peak Fiber Innovations – Sistemi di monitoraggio ambientale di strutture complesse, naturali ed artificiali

Obiettivo

Sviluppare i diversi moduli di monitoraggio ambientale utilizzando la tecnica dei sensori in fibra ottica FBG.

In particolare l’obiettivo finale è di sviluppare algoritmi di machine learning specifici per la tecnologia di monitoraggio ottico a larga banda mediante sensori in fibra ottica.

FIBRA OTTICA + SENSORI FBG

FIBRA OTTICA

Un cavo in fibra ottica è costituito da un filamento vetroso (o polimerico) ed è utilizzato per condurre la luce su grandi distanze con bassissime attenuazioni dl segnale luminoso anche in presenza di curvature.

SENSORI FBG

I sensori FBG sono costituiti da un semplice tatuaggio sulla fibra e hanno un’elevata risoluzione di misurazione, richiedono un basso fabbisogno energetico e possono essere utilizzati per il rilevamento capillare di aree estese. L’utilizzo dei reticoli in fibra di Bragg (FBG), applicati su una rete in fibra ottica, permette una varietà di applicazioni per il monitoraggio ambientale con un bassissimo impatto sul territorio.

RETICOLI IN FIBRA DI BRAGG

I componenti che costituiscono il sistema di monitoraggio ottico sono di dimensioni e peso estremamente ridotti e hanno un basso consumo energetico. Una singola fibra ottica può supportare dozzine di sensori collegati in serie, riducendo notevolmente il peso e l’ingombro rispetto a sensori simili basati sulla tecnologia elettrica, ciascuno dei quali richiederebbe invece un cablaggio dedicato. Si possono facilmente progettare catene di misura lunghe chilometri, con cablaggi elementari e hardware di controllo estremamente snello .

PROJECT

INGEGNERIA CIVILE

Misura della deformazione di binari ferroviari dovuta a sollecitazioni termiche e meccaniche. Misura dei carichi indotti dai treni. Monitoraggio di integrità strutturale di ponti o edifici.

AEROMOBILI E SETTORE AEROSPAZIALE

Equipaggiare con sensori FBG le parti rinforzate delle aperture nella fusoliera dove andranno disposte le porte di ingresso per monitorarne le deformazioni.

ULTERIORI APPLICAZIONI

Oltre a queste applicazioni più immediate, ne esistono altre meno prevedibili. L’INFN sta sperimentando la tecnologia nell’ambito delle alte energie per monitorare le deformazioni dei tracciatori di altissima precisione o per rilevare il passaggio di particelle (neutrini) in un liquido.

PROBLEMI SUL MERCATO DEL MONITORAGGIO AMBIENTALE

DATI: QUANTITÀ E QUALITÀ

Attualmente si riscontrano notevoli problemi nella raccolta e nel processamento di dati ambientali di buona qualità per problemi legati ai sistemi di trasmissione degli impianti attuali. Le soluzioni attualmente disponibili non permettono di ottenere dati precisi e puntuali in grandi quantità senza un elevato consumo energetico.

CONTROLLO E MANUTENZIONE SENSORI

I sistemi di controllo e monitoraggio che utilizzano un alto numero di sensori hanno la necessità di avere una manutenzione e taratura costante che fa alzare il prezzo di mantenimento e ne riduce i tempi di utilizzo.

PREVISIONE DI FENOMENI VALANGHIVI

Ad oggi non esistono aziende che offrano o che siano in grado di misurare parametri ambientali utilizzabili quali precursori di attività valanghive. Una previsione affidabile può portare a conseguenze sociali molto rilevanti sulla sicurezza umana e sulla economia.